10级《操作系统原理实验》试卷A及答案

1《中山大学授予学士学位工作细则》第六条考试作弊不授予学士学位计算机科学系2011第二学期《操作系统原理实验》期末考试试题(A)任课教师：李才伟&凌应标考试形式：开卷考试时间：2小时年级：10班别：AB网安专业：计科&网工&信安姓名：_____学号：_成绩_注意：答案一定要写在答卷中，写在本试题卷中不给分。本试卷要和答卷一起交回。一．填空题（每小题2分，共30分）1．实验中使用过的虚拟机软件有___。2．引导扇区是磁盘的第___个物理扇区，其最后两个字节的十六进制值为___。3．Windows下可用于写软盘映像的软件工具有___。4．创建软盘映像文件的Bochs程序为___，Bochs虚拟机的配置文件为___。5．FAT的英文原文是___，中文译文为___。6．通常FAT12软盘的每个簇有___个扇区，每个扇区有___个字节。7．PC机的中断控制器和可编程计时器的型号分别为___和___。8．IA-32中描述符和选择符的大小分别为___B和___B。9．IA-32的特权级有__个级别和___种类型。10．段选择符的低三位全为0表示___，全为1表示___。11．打开和关闭可屏蔽中断的CPU指令分别为___和___。12．在实模式和保护模式下，默认的时钟中断号分别为___和___。13．IA-32采用的主要虚拟内存管理方法为___，基本的页面大小为___。14．将程序的入口安排在指定位置的汇编操作符为___、链接选项为___。15．在Make文件中，$@和$分别表示___和___。二．问答题（每小题5分，共30分）1．列出在Windows下OS编程实验所用的软件工具，并给出它们各自的主要功用。2．说明用WinHex将大小为800字节的文件hello.com写入FAT12软盘映像a.img中的主要步骤和参数。3．给出GDT、LDT、IDT、TSS的英文原文和中文译文及其主要功用。4．进入保护模式的主要步骤有哪些？5．给出在保护模式下从特权级0的内核程序切换到特权级3的用户进程的思路、步骤和代码段。6．写出在Linux中，先创建挂载目录/mnt/floppy、再挂载软盘映像a.img、然后将当前目录中的b.com文件复制到挂载目录、接着列出挂载目录中的文件、最后卸载软盘映像的系列命令。警示2三．编程题（每小题10分，共40分）1．编写可编译成COM文件的完整汇编程序，利用BIOS中断实现在屏幕中央显示黑底红字的字符串“OSPrinciples”。2．编写创建只含FAT12分区BPB与EPBP数据（不显示字符串）的引导扇区，并设置名为“OSTest”的卷标条目的完整汇编程序。3．编写将时钟中断号设置成40h，再将时间间隔设置成每秒24次的汇编代码段。4．从下面的两个小题中任选一题：1)编写可编译成COM文件的完整汇编程序，获取并显示当前系统的内存信息，要求只保存和显示OS可用类型的部分，8字节整数用高位在前的十六进制数显示。2)编写定义和装入GDT的相关汇编代码段。其中的GDT含3个段描述符：空白（系统要求）、CODE（代码段）和VIDEO（彩色文本窗口对应的显存数据段），代码段的基址和长度分别为SegCodeBase和SegCodeLen。表示代码段、可读写数据段、32位段的符号常量分别为DA_C、DA_DRW和DA_32。3《操作系统原理实验》试题参考答案一．填空题（每小题2分，共30分）1．VMware、Bochs2．1、55AA3．DiskWriter/FloppyWriter、WinImage、WinHex4．DiskImageCreationTool（bximage.exe）、bochsrc[.bxrc]5．FileAllocationTable、文件分配表6．1、5127．8259A、82538．8、29．4、310．GDT/特权级0、LDT/特权级311．STI、CLI12．8、32（20h）13．段页式、4KB14．org、-Ttext15．目标、首个先决条件（源代码文件）二．问答题（每小题5分，共30分）1．NotePad++：编写源程序、NASM：编译汇编程序、WinHex：编辑软盘映像和U盘、DiskWriter/FloppyWriter：将引导扇区等写入软盘映像、WinImage：将文件复制进FAT12软盘映像、Debug：调试汇编程序、Bochs虚拟机：运行测试、DOS软盘映像：运行测试2．操作步骤和参数：a)启动WinHex、打开hello.com和a.img文件b)创建文件条目：在a.img中定位到根目录区（起始地址为2600h），找到一个空白的文件条目（每个条目20h/32B，起始字节的值为0的为空白条目），在条目开始处写入8+3的文件名（全大写，不足的补空格符20h）“HELLOCOM”、接着是文件属性20h（普通档案文件）、保留10B（全设为0）、时间、日期、首簇号（？）、文件大小800（20h03h）等c)设置FAT项：定位到a.img的FAT#1区（起始地址为200h），找到2个相连的空白FAT项（每项12位/1个半字节，值为0的为空白项），置第1个FAT项的值=第2个FAT项的序号，置第2个FAT项的值=FFh（表示文件结束）。FAT项的序号的计算方法：项序号=项首地址相对于FAT#1区起始地址的偏移量/1.5。例如，若第1个FAT项的地址为203h，则序号=3/1.5=2，第2个FAT项的序号自然=3（4.5[4的高4位]/1.5）。再定位到a.img的FAT#2区（起始地址为1400h），将对应的FAT项填上同样的值d)填写文件条目的首簇号：再一次定位到a.img的根目录区（起始地址为2600h），在刚才创建的文件条目的偏移1Ah处，填上上面算得的第1个FAT项的序号e)写入文件数据：由首簇号计算文件数据区的首地址=(首簇号+31)*512[=(3+31)*512=17408=44400h]，定位到a.img的该地址处，（切换到hello.com文件）选中并复制（Ctrl+A、Ctrl+C）hello.com的全部内容，（再切换回a.img文件）粘贴到文件数据区的首地址处（Ctrl+B）f)保存a.img文件，关闭WinHex3．a)GDT：GlobalDescriptorTable，全局描述符表，含有（系统程序的代码段和数据段的）段描述符和LDT、IDT、TSS、任务门等描述符表项，用于（系统）程序和LDT、IDT、TSS、任务等的寻址b)LDT：LocalDescriptorTable，局部描述符表，含有程序代码段、数据段和堆栈段的段描述符，用于应用程序的寻址c)IDT：InterruptDescriptorTable，中断描述符表，包含中断向量的入口地址，用于中断处理d)TSS：Task-StateSegment，任务状态段，包含用于保护任务运行现场的数据结构，用于任务切换4．准备GDT、用LGDT指令将GDT参数加载到寄存器GDTR、打开A20地址线、置CR0寄存器的PE位、跳转进入保护模式5．思路：利用远程调用的返回过程来实现从高特权级0到低特权级为3的代码转移步骤：先将用户进程的SS、ESP、CS和EIP依次压栈，再利用远调用返回指令RETF实现代码转移，同时也完成了从特权级0的内核程序到特权级3的用户进程的转换代码：pushSelectorStack3;SSpushTopOfStack3;ESPpushSelectorCodeRing3;CSpush0;EIPretf;Ring0-Ring36．sudomkdir/mnt/floppy、sudomount-oloopa.img/mnt/floppy、sudocpb.com/mnt/floppy、dir/ls/mnt/floppy、sudoumount/mnt/floppy三．编码题（每小题10分，共40分）1．源代码：org100h;告诉编译器程序加载到100H处movax,cs;置DS和ES=CSmovds,axmoves,axcallDispStr;调用显示字符串函数jmp$;无限循环DispStr:;显示字符串例程movax,BootMsgmovbp,ax;ES:BP=串地址movcx,13;CX=串长movah,13h;AH=BIOS中断的功能号moval,01h;AL=1表示光标放到串尾movbh,0;BH=页号movbl,0ch;BL=颜色（黑底红字）movdh,12;DH=行号movdl,33;DL=列号int10h;调用10h号中断5ret;函数返回BootMsg:;显示用的字符串dbOSPrinciples2．源代码;引导扇区jmpshortLABEL_START;Starttoboot.nop;这个nop不可少;FAT12的BPB与EPBPBS_OEMNameDB'MY-OS1.0';OEMString,必须8个字节（不足补空格）BPB_BytsPerSecDW512;每扇区字节数BPB_SecPerClusDB1;每簇多少扇区BPB_RsvdSecCntDW1;Boot记录占用多少扇区BPB_NumFATsDB2;共有多少FAT表BPB_RootEntCntDW224;根目录文件数最大值BPB_TotSec16DW2880;逻辑扇区总数BPB_MediaDB0xF0;介质描述符BPB_FATSz16DW9;每FAT扇区数BPB_SecPerTrkDW18;每磁道扇区数BPB_NumHeadsDW2;磁头数(面数)BPB_HiddSecDD0;隐藏扇区数BPB_TotSec32DD0;wTotalSectorCount为0时这个值记录扇区数BS_DrvNumDB0;中断13的驱动器号BS_Reserved1DB0;未使用BS_BootSigDB29h;扩展引导标记(29h)BS_VolIDDD12345678h;卷序列号BS_VolLabDB'MyOSSystem';卷标,必须11个字节（不足补空格）BS_FileSysTypeDB'FAT12';文件系统类型,必须8个字节（不足补空格）LABEL_START:times510-($-$$)db0;用0填充剩下的空间db55h,0aah;引导扇区结束标志;填充两个FAT表的头两个项（每个FAT占9个扇区）db0f0h,0ffh,0ffh;介质描述符（F0h）和Fh、结束簇标志项FFFhtimes512*9-3db0;用0填充FAT#1剩下的空间db0f0h,0ffh,0ffh;介质描述符（F0h）和Fh、结束簇标志项FFFhtimes512*9-3db0;用0填充FAT#2剩下的空间;根目录中的卷标条目db'OSTest';卷标,必须11个字节（不足补空格）db8;文件属性值（卷标条目的为08h）dw0,0,0,0,0;10个保留字节dw0,4070h;创建时间，设为2012年3月16日0时0分0秒dw0;开始簇号（卷标条目的必需为0）dd0;文件大小（也设为0）63．源代码：;初始化8259A，将时钟中断号设置成40h-------------------------------------------------------------------Init8259A:moval,11hout20h,al;主8259A,ICW1.callio_delayout0A0h,al;从8259A,ICW1.callio_delaymoval,40h;IRQ0对应中断向量0x20out21h,al;主8259A,ICW2.callio_delaymoval,48h;IRQ8对应中断向量0x28out0A1h,al;从8259A,ICW2.callio_delaymoval,4;IR2对应从8259Aout21h,al;主8259A,ICW3.callio_delaymoval,2;对应主8259A的IR2out0A1h,al;从8259A,ICW3.callio_delaymoval,1out21h,al;主8259A,ICW4.callio